Question

【題目】以富含硫酸亞鐵的工業廢液為原料生產氧化鐵的工藝如下（部分操作和條件略）：

I．從廢液中提純并結晶出FeSO4·7H2O。

Ⅱ．將FeSO4·7H2O配制成溶液。

Ⅲ．FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的濁液。

Ⅳ．將濁液過濾，用90℃熱水洗滌沉淀，干燥后得到FeCO3固體。

V．煅燒FeCO3，得到Fe2O3固體。

已知：NH4HCO3在熱水中分解。

（1）簡述由硫酸亞鐵晶體得到FeSO4·7H2O的主要操作步驟：___________________。

（2）Ⅱ中，需加一定量硫酸。同理，配制硫酸鋁溶液時也需加入一定量的硫酸，請說出加入硫酸的作用，并寫出相關的離子方程式：________________________。

（3）Ⅲ中，生成FeCO3的離子方程式是 ____________________。若FeCO3濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變為紅褐色，該變化的化學方程式是____________________。

（4）IV中為什么用90℃熱水洗滌沉淀？____________________。

（5）已知煅燒FeCO3的化學方程式是4 FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。現煅燒 464.0 kg的FeCO3，得到316.8 kg產品。若產品中雜質只有FeO，則用氧氣將這些FeO氧化需要標況下氧氣的體積是_________L。

(摩爾質量/g·mol-1：FeCO3：116g·mol-1；Fe2O3：160g·mol-1；FeO：72g·mol-1)

Answer 1

【答案】（1）蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥（3分）

（2）加入硫酸，H+濃度增大，使Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡逆向移動，從而抑制硫酸鋁水解（3分）（3）Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+ H2O

4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3↓+4CO2

（4）因為NH4HCO3在熱水中分解 （5）2240

【解析】

試題分析：（1）硫酸亞鐵易溶于水，所以由硫酸亞鐵晶體得到FeSO4·7H2O的主要操作步驟為蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，干燥；

（2）加入硫酸，H+濃度增大，使Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡逆向移動，從而抑制硫酸鋁水解，所以配制硫酸鋁時需要加入稀硫酸；

（3）FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，亞鐵離子和碳酸氫根離子水解相互促進生成碳酸亞鐵和二氧化碳，反應的離子方程式是Fe2＋＋2HCO3-==FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；生成的碳酸亞鐵中，亞鐵離子易被氧氣氧化為三價鐵，所以FeCO3濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變為紅褐色，反應的化學方程式是4FeCO3＋6H2O＋O2==4Fe(OH)3＋4CO2。

（4）由于NH4HCO3在熱水中分解，所以IV中用90℃熱水洗滌沉淀。

（5）假設Fe2O3物質的量為x mol，FeO的物質的量為y mol，則160x＋72y＝316800、（2x＋y）×116＝464000，解得x＝1800、y＝400，氧化亞鐵轉化為氧化鐵失去電子的物質的量是400mol，根據電子得失守恒可知需要氧氣的物質的量是400mol÷4＝100mol，在標準狀況下的體積是2240L。